【文章內(nèi)容簡介】 案如下圖所示： 圖 絲杠傳動機構(gòu) 第 9 頁 共 60 頁 第 9 頁 共 60 頁 在這種方案中，減速器選用錐齒輪，錐齒輪的設計和制造、安裝 較為方便，但是考慮到座椅的尺寸情況采用蝸輪蝸桿減速器更為適合，蝸 輪蝸桿具有大的傳動比和自鎖功能，而且也可傳遞空間交錯的兩軸運動 ，給制造帶來了方便，并且體積小便于安裝、傳動平穩(wěn)等特點，正好適用于系統(tǒng)的減速。 根據(jù)以上兩種方案的論證與總結(jié)得出第三種方案： 圖 蝸輪蝸桿絲杠傳動機構(gòu) 采用絲桿螺母這種傳動方案即能滿足電動座椅的功能要求，而且結(jié)構(gòu)緊湊，便于安裝調(diào)試。最大的優(yōu)點 就是造價便宜，且傳動平穩(wěn)、噪聲小并且有向自鎖的優(yōu)點是本次設計較理想的選擇。 水平滑動電機的選擇 絲桿電機的選擇 根據(jù)要求移動導軌的移動 距離為 100~160mm， 全程移動所需時間為 8~10s 選擇移動的最大距離為 120mm，所需時間為 8s，座椅的移動速度 ： v=s/t=120mm/8s=（ ） 由于導軌與螺母相連，所以螺母移動的速度為 ，根據(jù)螺母與絲桿的配合關系通過公式： v=L n （ ） 初選絲桿的半徑為 ，螺距為 3mm，代入公式得： 第 10 頁 共 60 頁 第 10 頁 共 60 頁 n 絲 =v/l=v/p=15*100/3=300r/min 根據(jù)絲桿 的轉(zhuǎn)速初選電機的轉(zhuǎn)速為 300r/min。 選擇電動機類型 首選電動機要根據(jù)電源（交流或直流），工作條件（溫度、環(huán)境、空間尺寸等）和載荷特點、性質(zhì)、大小、啟動性能、過載情況。 電動座椅上的電動機作用是為了電動座椅的調(diào)節(jié)機構(gòu)提供動力，此類電動機多采用雙向電動機，即電樞的旋轉(zhuǎn)方向隨電流的方向的改變而改變，使電動機按不同的電流方向進行正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)以達到座椅調(diào)節(jié)的目的。為防 止電動機過載，電動機內(nèi)裝有熔斷絲， 以確保電氣設備的安全。 無刷直流電機的 優(yōu)點是： ① 電機外特性好，非常符合電動車輛的負載特性，尤其是電機具有可貴的低速大轉(zhuǎn)矩特性，能夠提供大的起動轉(zhuǎn)矩，滿足車輛的加速要求。 ② 速度范圍寬，電機可以在任何轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定大轉(zhuǎn)矩高效率運行，這是無刷直流電機的獨有特性，這進一步提高整車效率。 ③ 電機效率高，尤其是在輕載車況下，電機仍能保持較高的效率，這對珍貴的電池能量是很重要的。 ④ 過載能力強，這種電機比 Y 系列電動機可提高過載能力 2 倍以上，滿足車輛的突起堵轉(zhuǎn)需要。 ⑤ 再生制動效果好，因電機轉(zhuǎn)子具有很高的永久磁場，在汽車下坡或制動時電機可完全進入發(fā)電機狀態(tài)，給電池充電，同時起到電制動作用，減輕機械剎車負擔。 ⑥ 電機體積小、重量輕、比功率大、可有效地減輕重量、節(jié)省空間。 ⑦ 電機無機械換向器，采用全封閉式結(jié)構(gòu)，防止塵土進入電機內(nèi)部，可靠性高。 ⑧ 電機控制系統(tǒng)比異步電機簡單。缺點是電機本身比交流電機復雜，控制器比有刷直流電機復雜。 根據(jù)以上條件我們選用用磁性雙向軸輸出的直流電動機的 sz 系列。 2． 3 選擇電動機的容量 電動機的容量（功率）選擇是否適合，對電動 機的工作和經(jīng)濟性都有影響。 ?? 容量小于工作要求，則不能工作機的正常工作，或使電動機因長期的超載運行而過早損壞；容量選擇過大，則對電動機的價格高，傳動能力又不能充分利用，由于電動機經(jīng)常在載第 11 頁 共 60 頁 第 11 頁 共 60 頁 荷下運轉(zhuǎn)，其效率和功率因數(shù)都較低，從而造成能源的浪費。 對于在和比較穩(wěn)定，長期運轉(zhuǎn)的機械，通常按照電機的額動工率進行選擇，而不必校核電動機的發(fā)熱和啟動轉(zhuǎn)矩，選擇電動機容量時應保證電動機的額定功率 Ped 等于或稍大于工作機所需的電動機功率 Pd，即： Ped? Pd 工作及所需電動機的功率為 PwPd kw?? () 式中： Pw—— 工作及所需功率，指輸入工作機軸的功率 kw ?—— 由電動機至工作機的總效率 工作機所需功率 Pw，應有工作機的工作阻力和運動參數(shù)（線速度或轉(zhuǎn)速）計算求得： FVPw kw1000? () 或 式中： F—— 工作及的阻力 N V—— 工作機的線速度，如運輸機輸送帶的線速度 m/s T—— 工作機的阻力矩 N*m nw—— 工作機的轉(zhuǎn)速 r/min 根據(jù)本次設計要求：渦輪蝸桿的傳動比大而且反行程具有自鎖功能 ，常取 Z=4，即四頭蝸桿，其傳遞效率為 ~ 球軸承的效率為 聯(lián)軸器的效率為 絲桿的效率為 功率傳遞流向：電機 渦輪蝸桿 絲桿螺母 傳遞裝置的總效率應為組成傳動裝置的各個運動副效率的乘積即： 1 2 3 n 1 9 9 0 0 9 9 46? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（ ） 工作機的轉(zhuǎn)速為 nw=n 絲 =300r/min 根據(jù)以上特性初選電動機的轉(zhuǎn)速為 3000r/min，功率 10w，電壓 24v 工作機的阻力力矩就是渦輪上的轉(zhuǎn)矩 T. T=*1000**10/（ 3000/10） = N/mm （ ） kw9550TnwPw ?第 12 頁 共 60 頁 第 12 頁 共 60 頁 故工作及所需要的輸入 Pw2 Tn wP w 2 8 3 . 7 5 3 0 0 9 5 0 0 0 . 7 5 1 0 w9550 ??? ? ? ? ? ?? () 在絲桿上消耗的功率如圖所示： 座椅的平行負荷能力 110kg，則分擔在絲桿上的為 55kg，從圖可計算出： GN c o s 5 5 9 . 8 c o s2 ??? ? ? ? ? () ?是人與絲桿的夾角，而且很小，取 ? =6 則 N=536N，摩擦力 0Gf s in 9 . 8 5 5 s in 6 5 6 . 3 4 N2 ?? ? ? ? () 在絲桿上消耗的功率 Pw絲 =f*v絲 =*= () 又 Pw=Pw 絲 在工作機實際需要的電動機輸出功率 Pd Pw 0 .8 4 5Pd 3 .4 3 w0 .2 4 6?? ? ? () 由于 sz 系列是雙軸輸出式直流電機所以總功率為 Pw 總 =2Pd=， 根據(jù)所計算出的功率和轉(zhuǎn)速，所選電機如下： 電機的型號為： 45sz01 電機的轉(zhuǎn)速為： 3000r/min 電機的功率為： 10w 電機的電壓為： 24v 電機的電樞 /勵磁為： 111/ 電機的允許正反轉(zhuǎn)速差為： 200r/min 校核所選電機的轉(zhuǎn)矩 根據(jù)公式： 0 011 Td iT ?? ? ? （ ） 式中： Td—— 電動軸的輸出轉(zhuǎn)矩 Nm? T1—— 工作軸的輸入轉(zhuǎn)矩，即等于渦輪上的轉(zhuǎn)矩 T 將公式變形后如下： 0 0 1 2 3 8 . 7 5T1T d 0 . 0 2 9 8 N mi 1 0 0 . 8?? ? ? ??? () 通過以上的計算，說明所選電動機是 滿足 要求的，所以水平移動部分的電機選用45sz01 型號的永磁式雙軸輸出直流電機。 第 13 頁 共 60 頁 第 13 頁 共 60 頁 3:水平移動系統(tǒng)中蝸 輪蝸桿的設計 選擇蝸桿傳動類型 根據(jù) GB/T100851988 的推薦，采用漸開線蝸桿。 選擇材料 考慮到蝸桿傳動的功率不大，速度只是中等，故蝸桿用 45 鋼，故希望效率高些，耐磨性好些，故蝸桿螺旋齒面要求淬火，硬度為 45~55HRC。渦輪用鑄錫磷青銅ZcuSn10P1，金屬模鑄造。為了節(jié)約貴重的有色金屬，僅齒圈用青銅制造，而輪芯用灰鑄造 HT100 制造。 3． 3 按齒面接觸疲勞強度進行計算 根據(jù)閉式蝸桿傳動的設計準則，先按齒面接觸疲勞強度進行設計，再校核齒根彎曲疲勞強度。傳動中心距 （ ） 確定作用在蝸桿上的轉(zhuǎn)矩 2T 取 Z1=4； 故取效率為 ? =； 6 6 612P 2 p 0 . 0 1 0 . 8T2 9 . 5 5 1 0 9 . 5 5 1 0 9 . 5 5 1 0 2 5 4 . 6 7 N m mn 2 n 1 i 3 0 0 0 1 0? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（ ） 載荷系數(shù)的確定 因工作載荷較穩(wěn)定，故取載荷分布不均系數(shù) k? =1，由表 115，選區(qū)使用系數(shù) Ak =1, 由于轉(zhuǎn)數(shù)不高，沖擊不大，可取動態(tài)系數(shù) Vk =,則 1111kkkk VA ??????? ? （ ） 確定彈性影響系數(shù) EZ Ep 23 2HZZa K T ( )??第 14 頁 共 60 頁 第 14 頁 共 60 頁 因選用的是鑄錫磷青銅渦輪和鋼蝸桿 ，故 EZ =160 12paM 確定接觸系數(shù)pZ 先假設蝸桿分度圓直徑 1d 和傳動中心距 a 的比值 1d a ?，從圖 1118中可查的pz ? 。 確定許用應力 根據(jù)渦輪選用的材料為 ? 鑄錫磷青銅 ZcuSn10P1，金屬膜鑄造，蝸桿螺旋齒面硬度大于45HRC，可從表 11—— 7 中查出渦輪的基本許用應力 ,[]? =268Mpa。 應力循環(huán)次數(shù) 826 0 6 0 1 3 0 0 1 2 0 0 2 .1 6 1 0hN jn L? ? ? ? ? ? ? （ ） 壽命系數(shù) 78810 0 .6 8 1 12 .1 6 1 0HNK ???（ ） 則 ,[ ] [ ] 0 .6 8 1 1 2 6 8 1 8 2 .5H H N HK M p a M p a??? ? ? ? ?（ ） 中心距的計算 23 1 6 0 2 . 91 2 5 4 . 6 7 ( ) 1 1 . 81 8 2 . 5a m m m m?? ? ? ?（ ） 取中心距 a=50mm，因 i=10.，故 從表 11—— 2中 取 模數(shù) m=2， 蝸桿分度圓直徑 d1=，這時 d1/a=，從 11—— 18 中可直接插的系數(shù) 39。pZ =，因為 39。pZ 小于 Zp，因此以上計算結(jié)果可用。 蝸桿與渦輪的主要參數(shù)與幾何尺寸 ． 1 蝸桿 軸向齒距 Pa=? *m=，直徑系數(shù) 1 2 2 .4 1 1 .22dq m mm? ? ?，齒頂圓直 徑 ，齒根圓直徑1 1 1 1 *2 2 22. 4 2 1 2 26. 4a a a md d h d h m m? ? ? ? ? ? ? ? ?1 1 1 1 *2 2( ) 22 .4 2( 1 2 0. 25 2) 17 .4a f a md d h d h c m m? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?， （ ） 第 15 頁 共 60 頁 第 15 頁 共 60 頁 分度圓導程角 ： 1114ta n1 1 .21 9 3 9 39。1 4 m z zrdqr ?? ? ?? ，（ ） 蝸桿軸向齒厚 ： 0 .5 0 .5 2 3 .1 4asm??? ? ? ? ? （ ） 蝸 輪 蝸 輪齒數(shù) Z2=39，變位 系數(shù) 驗算傳動比 2 39 14zi z? ? ?， 這時傳動比誤差 10 %10? ? ， 是允許的。 蝸 輪分度圓直徑： 22 2 39 78d mz? ? ? ?mm （ ） 蝸 輪喉圓直徑 ： 2 2 2 2 22 2